O futuro da mineração sustentável de elementos de terras raras
fonte:AZO MiningO que são elementos de terras raras e onde são encontrados?Os elementos de terras raras (REEs) compreendem 17 elementos metálicos, compostos por 15 lantanídeos da tabela periódica:LantânioCérioPraseodímioNeodímioPromécioSamárioEurópioGadolínioTérbioDisprósioHólmioÉrbioTúlioItérbioUtécioEscândioÍtrioA maioria deles não é tão rara como o nome do grupo sugere, mas foram nomeados nos séculos XVIII e XIX, em comparação com outros elementos “terrestres” mais comuns, como cal e magnésia.O cério é o REE mais comum e mais abundante que o cobre ou o chumbo.No entanto, em termos geológicos, os REE raramente são encontrados em depósitos concentrados, uma vez que as camadas de carvão, por exemplo, estão a tornar a sua exploração economicamente difícil.Em vez disso, eles são encontrados em quatro tipos principais de rochas incomuns; carbonatitos, que são rochas ígneas incomuns derivadas de magmas ricos em carbonato, ambientes ígneos alcalinos, depósitos de argila com absorção de íons e depósitos de placers portadores de monazita-xenotime.A China extrai 95% dos elementos de terras raras para satisfazer a demanda por estilos de vida de alta tecnologia e energia renovávelDesde o final da década de 1990, a China tem dominado a produção de REE, utilizando os seus próprios depósitos de argila de absorção de iões, conhecidos como “Argilas do Sul da China”.É econômico para a China fazer isso porque os depósitos de argila são simples de extrair REEs usando ácidos fracos.Os elementos de terras raras são usados em todos os tipos de equipamentos de alta tecnologia, incluindo computadores, aparelhos de DVD, telefones celulares, iluminação, fibra ótica, câmeras e alto-falantes, e até mesmo equipamentos militares, como motores a jato, sistemas de orientação de mísseis, satélites e sistemas anti-mísseis. -defesa antimísseis.Um objetivo do Acordo Climático de Paris de 2015 é limitar o aquecimento global a menos de 2 ˚C, de preferência 1,5 ˚C, níveis pré-industriais. Isto aumentou a procura por energias renováveis e carros eléctricos, que também requerem REE para funcionar.Em 2010, a China anunciou que iria reduzir as exportações de REE para satisfazer o seu próprio aumento na procura, mas também manteria a sua posição dominante no fornecimento de equipamento de alta tecnologia ao resto do mundo.A China também está numa posição económica forte para controlar o fornecimento de REE necessários para energias renováveis, como painéis solares, turbinas eólicas e de energia das marés, bem como veículos eléctricos.Projeto de captura de elementos de terras raras de fertilizante de fosfogessoO fosfogesso é um subproduto do fertilizante e contém elementos radioativos que ocorrem naturalmente, como urânio e tório. Por esse motivo, é armazenado indefinidamente, com riscos associados de poluição do solo, do ar e da água.Portanto, pesquisadores da Penn State University desenvolveram uma abordagem de vários estágios usando peptídeos projetados, sequências curtas de aminoácidos que podem identificar e separar com precisão os REEs usando uma membrana especialmente desenvolvida.Como os métodos tradicionais de separação são insuficientes, o projeto visa desenvolver novas técnicas, materiais e processos de separação.O projeto é liderado por modelagem computacional, desenvolvida por Rachel Getman, investigadora principal e professora associada de engenharia química e biomolecular em Clemson, com as investigadoras Christine Duval e Julie Renner, desenvolvendo as moléculas que se ligarão a REEs específicos.Greenlee analisará como eles se comportam na água e avaliará o impacto ambiental e os diferentes potenciais econômicos sob condições variáveis de projeto e operação.A professora de engenharia química Lauren Greenlee afirma que: “hoje, cerca de 200.000 toneladas de elementos de terras raras estão presos em resíduos de fosfogesso não processados somente na Flórida”.A equipa identifica que a recuperação tradicional está associada a barreiras ambientais e económicas, sendo atualmente recuperados a partir de materiais compósitos, que requerem a queima de combustíveis fósseis e exigem muita mão-de-obra.O novo projecto centrar-se-á na sua recuperação de forma sustentável e poderá ser implementado em maior escala para obter benefícios ambientais e económicos.Se o projecto for bem sucedido, também poderá reduzir a dependência dos EUA da China no fornecimento de elementos de terras raras.Financiamento do Projeto da Fundação Nacional de CiênciaO projeto Penn State REE é financiado por uma doação de quatro anos de US$ 571.658, totalizando US$ 1,7 milhão, e é uma colaboração com a Case Western Reserve University e a Clemson University.Maneiras alternativas de recuperar elementos de terras rarasA recuperação de ERR é normalmente realizada utilizando operações de pequena escala, geralmente por lixiviação e extração por solvente.Embora seja um processo simples, a lixiviação requer uma grande quantidade de reagentes químicos perigosos, sendo por isso indesejável comercialmente.A extração por solvente é uma técnica eficaz, mas não é muito eficiente porque é trabalhosa e demorada.Outra forma comum de recuperação de REE é através da agromineração, também conhecida como e-mineração, que envolve o transporte de resíduos eletrónicos, como computadores, telefones e televisões antigos, de vários países para a China para extração de REE.De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Ambiente, mais de 53 milhões de toneladas de lixo eletrónico foram geradas em 2019, com cerca de 57 mil milhões de dólares em matérias-primas contendo REE e metais.Embora muitas vezes apontado como um método sustentável de reciclagem de materiais, não deixa de ter o seu próprio conjunto de problemas que ainda precisam de ser ultrapassados.A agromineração requer muito espaço de armazenamento, usinas de reciclagem, resíduos de aterros após a recuperação de REE e envolve custos de transporte, que exigem a queima de combustíveis fósseis.O Projecto da Penn State University tem o potencial de superar alguns dos problemas associados aos métodos tradicionais de recuperação de REE se puder satisfazer os seus próprios objectivos ambientais e económicos.
